城市天然气用户发展策略研究

摘 要

摘要：合理确定城市天然气用户发展策略，是实现资源有效配置和保障燃气行业健康、可持续发展的客观要求。本文介绍了城市天然气用户发展的基本原则，分析了各类用户用气规模、调峰
摘要：合理确定城市天然气用户发展策略，是实现资源有效配置和保障燃气行业健康、可持续发展的客观要求。本文介绍了城市天然气用户发展的基本原则，分析了各类用户用气规模、调峰需求和价格承受力等方面的特点，在合理确定用气结构方面给出了建议。
关键词：城市燃气；天然气；用户发展；用户评价
1 引言
    天然气作为一种清洁、高效、便利、经济的能源，对于改善城市居民生活水平和人居环境、优化城市能源结构、实现节能减排具有重要作用。合理选择天然气用户，是资源有效配置和燃气行业健康、可持续发展的客观要求。
    本文所讨论的天然气用户，主要包括居民、商业、汽车、采暖、空调、分布式能源、工业燃料、调峰电厂等城市燃气用户。燃气基荷电厂、工业原料等用户一般布局在天然气产地或中转地，由上游运营商直接供气，在此暂不讨论。
2 天然气用户发展原则
2.1 改善生活质量，提高管道燃气普及率
    以改善人民生活质量为目的，确保天然气优先用于关系民生的居民及公共服务设施领域，发挥其社会效益。城市天然气管网主动向城郊、新区、新城、中心镇等区域延伸，提高管道燃气普及率；对管网暂时无法到达的城镇及部分新农村，积极采用压缩天然气离网气化。
2.2 突出环保效益，扩大天然气利用规模
    充分发挥天然气作为清洁、高效能源的节能效益和环保效益，不断扩大天然气利用规模，推广天然气的多领域利用，优化城市能源结构，改善城市空气质量，为实现节能减排和发展低碳经济提供有效支撑。
2.3 优化用气结构，提高燃气设施利用率
    积极发展稳定负荷用户、低谷气用户和协议可中断用户，优化天然气用气结构，从需求方面做到削峰填谷，缓解调峰压力，提高燃气管网设施利用率。尽量避免强制性停气错峰和建设不必要的储气设施，保障供气的连续性和可靠性，维护社会和谐稳定。
2.4 降低市场风险，保障燃气发展可持续性
    优先发展天然气价格承受力较强的用户，确保用户用气需求和政府相关补贴政策的合理性、稳定性，降低供气企业运营的市场风险，保障燃气事业可持续发展。
3 用户发展重点考虑的几个因素
    在保障居民生活和商业用气的基础上，优先发展有利于扩大用气规模和促进节能减排、有利于调峰调度、价格承受力强的用户。
3.1 有利于扩大用气规模和节能减排
    合理、有效地扩大天然气利用规模，能够保障燃气供应企业的经济效益，提高企业运营水平和综合竞争力，同时节能减排效果明显。用气规模相对较大的用户类型主要包括工业用户、电厂用户、采暖用户、分布式能源用户和汽车用户。
    目前我国大部分地区地方经济的支柱性产业仍是工业，工业用户采用天然气作为燃料，能够提高生产效率、改善生产环境，用气需求量巨大。特别是经济发达、缺煤少油、环保要求高的广大东部、南部地区，工业用户使用天然气具有较好的综合效益。
    燃气调峰电厂一般建设在大中城市周边，靠近电力负荷中心，发电效率较，调度灵活，能够直接、迅速地应对电网峰值变化，缓解电力供应紧张局面。随着电煤成本增高、用电高峰负荷缺口增大，调峰电厂已成为保障电网安全运行的重要设施，也是重要的天然气潜在用户。
    在北方集中供热区域，随着城市大气环境保护意识的空前加强，近年来出现了集中供热“煤改气”的发展趋势。燃气采暖用气量较大，有利于提高用气规模，节能减排效益显著。采暖用气由于关系到百姓的日常生活，属于不可中断用户，其发展规模应根据总体用气结构和调峰能力量力而行。
    目前机动车尾气排放已成为城市大气的主要污染源之一。天然气作为出租车、公交车、环卫车、重载卡车等区域内使用率高的机动车燃料，用气规模大，具有显著的环保效益。同时，天然气汽车用户还具有经济效益好，燃料可替代等优点，也是应当优先发展的用户类型。
    根据替代燃料的不同[1]，各类天然气用户的节能减排效益对比如表1所示。可见，工业用户、分布式能源用户、电厂用户、替代小锅炉的采暖用户使用天然气的节能减排效益相对较好。
3.2 有利于调峰调度
    一般各类天然气用户用气均具有以12个月为周期的季节性变化。特别是我国北方城市，如果在用气结构中采暖、热电厂等用户比例偏大，将造成月间用气不均匀，季节调峰压力大。随着总用气规模的增加，峰值负荷一旦在储气、调度方面不能解决，将造成部分用户断气或限供，带来负面的社会影响。
    参考北京、天津、郑州、廊坊等用气特点，得到我国北方地区各类用户典型月用气不均匀系数，如图1所示。其中，采暖、空调、调峰电厂用户用气的季节不均匀性较强，居民、商业、工业、汽车用户用气相对平稳。空调、分布式能源、调峰电厂用户除能消费一部分低谷气量外，还可以为电力系统削峰，减少峰电建设投入，同时提高供电可靠性，是电网的有益补充。
表1 天然气利用减少的大气环境排放量
单位：g/cm3
用户类型
烟尘
SO2
NOx
CO2
居民
5.7
28.6
3.0
2436.0
商业
5.3
24.8
2.6
2111.4
工业
11.3
37.5
10.1
3375.0
汽车
0.1
2.8
11.4
710.0
分布式能源系统
3.7
38.8
11.9
2842.0
供热(代小型锅炉)
128.9
46.8
12.2
3238.0
供热(代中型锅炉)
12.5
32.O
9.3
2570.0
供热(代大型锅炉)
4.9
23.2
7.8
2172.0
空调
1.5
16.5
2.5
534.0
凋峰电厂
3.9
39.4
14.2
3556.0
热电厂
3.9
41.1
13.1
3760.0

 

为直观表示不同用气结构的负荷特点，以北京、香港、天津等地工程实际为原型，构建4种用气结构情景模式，对其季节调峰需求进行分析，如表2所示，其中峰谷比为最高用气月与最低用气月日均用气量之比。
表2 不同用气结构情景模式下的月用气工况
模式
用气结构
峰谷比
季节调峰量
采暖为主
居民20%，商业13%，工业6%，汽车3%，采暖55%，空调3%；
5.86
34.0%
民用为主
居民60%，商业30%，汽车4%，汽车3%，空调3%；
1.33
4.6%
工业为主
居民10%，商业9%，工业70%，汽车5%，采暖2%，空调4%；
1.21
2.7%
均衡用气
居民20%，商业15%，工业25%，汽车15%，采暖15%，空调10%；
1.88
11.2%
    可见，以采暖用户为主的模式用气均匀性最差，峰谷比达到5.9，所需的季节调峰储气量也最高，占全年用气量的34%；以民用户、工业用户为主的模式用气均匀性较好，季节调峰储气量仅占全年用气量的3%～5%。通过合理、均衡配置用气结构，只要将季节调峰量控制在15%以内，一般均可由上游供气企业解决。超出上游可调节范围后，城市须自行建设季节调峰设施，往往投资大、成本高、使用效率低，造成一定的资源浪费。
    为保障供气的可靠性和经济性，应根据各类用户的季节性用气特点确定合理的发展策略，优化用气结构，从需求侧改善用气负荷曲线，缓解季节调峰压力。在保证居民和商业用气前提下，优先发展全年用气较为均衡的基础性用户，如工业用户、分布式能源用户、汽车用户；积极发展利用低谷气的空调用户、调峰电厂用户、工业用户和能够使用备用燃料的协议可中断用户；在储气调峰能力范围内，有计划的发展采暖用户、热电厂用户。
3.3 价格承受力强
    随着天然气定价机制和资源税费征收机制的逐步改革，以及进口天然气量增加，预计未来天然气价格仍有一定程度的上涨。同时，国内外经济发展还存在一些不确定因素，一旦出现用户用气意愿不足的情况，将直接造成供气企业的经营效益下降甚至高额亏损，不利于燃气行业的健康、可持续发展。
    对此，应建立合理的风险分担机制，在用户选择过程中适当考虑其价格承受力。天然气价格承受力主要与替代能源价格和用户用能习惯有关。一般情况下，居民和商业用户、汽车用户均有较好的价格承受力，应优先发展；天然气采暖、电厂用户价格承受力较差，往往需要政府财政补贴才能正常运营，发展用户时应慎重考虑[2]。
    工业用户的情况较为复杂，其价格承受力与生产工艺对天然气的依赖程度有关。一般玻璃、纺织、医药等工艺上必须使用燃气的企业和冶金、制造、搪瓷、食品等使用燃气后能够有效提高产品质量、降低成本的企业价格承受力较强，而主要以煤为燃料、附加值较低的产品价格承受力较差。因此，工业用户的发展应有选择性[1,3]。
    天然气分布式能源系统由于实现了能源的梯级利用，运行灵活且易于调节，降低了燃料成本，对天然气价格也有一定的承受力。此类系统适用于负荷集中、用能时间长、环保要求高、能源购置占运行成本比例较大的项目，如城市中心商业区、中小型工业园区以及机场、酒店、医院等大型公服用户，是天然气高效利用和下游市场开拓的一个重要途径。
    各类城市天然气用户用气特点对比如表3所示。
表3 各类天然气用户用气特点对比
用户类型
节能减排效益
调峰效益
价格承受力
居民和商业
较好
一般
好
工业
好
好
一般
汽车
好
好
好
分布式能源
好
好
较好
采暖
好
较差
较差
制冷
较好
好
一般
调峰发电
好
一般
一般
4 结束语
   在天然气用户选择时，应综合考虑各种社会因素、经济因素、环保因素，以实现资源的高效、合理配置。在保障居民和商业用气的同时，应充分利用上游供气能力，优先发展有利于扩大用气规模和促进节能减排、有利于调峰调度、价格承受力强的用户，优化用气结构，实现燃气行业的健康、可持续发展。
参考文献
1 田贯三，付林.西气东输中天然气合理应用方式研究[M].北京：中国建筑工业出版社，2009
2 杨泽亮，胡锦华，王聪.广东省天然气下游用户市场潜力分析[J].东莞理工学院学报，2006：13(4)63-66
3 陈进殿，周淑慧，王占黎.天然气客户评价指标体系与数学模型[J].天然气工业，2009：29(4)：112-114
 
(本文作者：张中秀 中国城市规划设计研究院 100037)